Premena energie. Spôsoby premeny rôznych druhov energie Premena zdrojov energie

07.12.2019 pôrodu

Odoslanie dobrej práce do databázy znalostí je jednoduché. Použite nižšie uvedený formulár

Študenti, postgraduálni študenti, mladí vedci, ktorí pri štúdiu a práci využívajú vedomostnú základňu, vám budú veľmi vďační.

Uverejnené dňa http://www.allbest.ru/

Práca na kurze

Na tému: Metódy transformácie rôzne druhy energia v energii

Študent: Myrza A.

Prednáša: Dzhumartbaeva N.

Kentau-2015

Úvod

1. Spôsoby premeny rôznych druhov energií

1.1 Druhy premeny elektrickej energie

1.2 Vplyv rôznych zdrojov energie na životné prostredie

2. Spôsoby získavania elektrickej energie

2.1 Elektrárne

Záver

Zoznam použitej literatúry

Úvod

Energia, z gréckeho slova energeia, aktivita alebo akcia, je všeobecná miera rôznych druhov pohybu a interakcie. V prírodných vedách sa rozlišujú tieto druhy energie: mechanická, tepelná, elektrická, chemická, magnetická, elektromagnetická, jadrová, gravitačná. Moderná veda nevylučuje existenciu iných druhov energie. Energia sa meria v jouloch (J). Na meranie tepelnej energie sa používajú kalórie, 1 cal = 4,18 J, elektrická energia sa meria v kW * h = 3,6 * 106 J, mechanická energia sa meria v kg * m, 1 kg * m = 9,8 J. Kinetická energia je výsledkom zmeny pohybového stavu hmotných telies. Potenciálna energia- výsledok zmeny polohy častí tohto systému. Mechanická energia je energia spojená s pohybom objektu alebo jeho polohou, schopnosťou vykonávať mechanickú prácu. aktuálne striedavé napätie

Elektrická energia - jedna z dokonalých foriem energie. Jeho široké využitie je spôsobené nasledujúcimi faktormi: získanie veľkého množstva zdrojov a vodných zdrojov v blízkosti ložiska, možnosť prepravy na veľké vzdialenosti s relatívne malými stratami; Schopnosť transformovať sa na iné druhy energie: mechanickú, chemickú, tepelnú, svetelnú; Žiadne znečistenie životné prostredie; Zavedenie zásadne nových progresívnych technologických procesov na báze elektriny s vysokým stupňom automatizácie.

AT nedávne časy, v dôsledku environmentálnych problémov, nedostatku fosílnych palív a ich nerovnomerného geografického rozloženia je účelné vyrábať elektrickú energiu pomocou veterných turbín, solárnych panelov, malých generátorov plynu. Tepelná energia je široko používaná v modernom priemysle av každodennom živote vo forme pary, horúcej vody, produktov spaľovania paliva. Spôsoby premeny energie: Ľudstvo sa od začiatku svojej histórie snažilo ovládať energiu vo svojich vlastných záujmoch. Etapy „ovládnutia“ energie: oheň, svalová sila zvierat, sila vetra, vody, pary, elektrickej energie, jadrovej energie. Vo vesmíre prebiehajú procesy premeny energie z jedného typu na druhý v obrovskom rozsahu. Ľudstvo je na samom začiatku cesty pochopenia týchto procesov. Zákon zachovania energie – energia nevzniká ani neničí, prechádza z jednej formy do druhej. Rozlišujte energiu usporiadaného pohybu (voľného – mechanického, chemického, elektrického, elektromagnetického, jadrového) a energiu chaotického pohybu – teplo. V súčasnosti neexistujú metódy priamej premeny jadrovej energie na elektrickú a mechanickú energiu, najprv je potrebné prejsť fázou premeny energie na tepelnú energiu a potom na mechanickú a elektrickú energiu. Premena primárnej energie na sekundárnu sa vykonáva na staniciach:

· Na TPP TPP - tepelná;

· Vodné elektrárne HPP - mechanické (energia pohybu vody);

· Hydroskladovacia stanica HPSP - mechanická (energia pohybu vody predbežne napustenej v umelej nádrži);

· Jadrová elektráreň JE - jadrová (energia jadrového paliva);

· Prílivová elektráreň PES - príliv a odliv. V Bieloruskej republike sa viac ako 95% energie vyrába v tepelných elektrárňach, ktoré sú rozdelené do dvoch typov podľa účelu:

1. Kondenzačné tepelné elektrárne KES sú navrhnuté tak, aby vyrábali iba elektrickú energiu;

2. Kogeneračné elektrárne (KVET), v ktorých sa realizuje kombinovaná výroba elektrickej a tepelnej energie. Spôsoby získavania a premeny energie. Mechanická energia sa mení na teplo - trením, na chemickú - ničením štruktúry hmoty, stláčaním, na elektrickú - zmenou elektromagnetického poľa generátora. Tepelná energia sa premieňa na chemickú, na kinetickú energiu pohybu, a táto - na mechanickú (turbína), na elektrickú (termoemf) Chemická energia sa môže premeniť na mechanickú (výbuch), na tepelnú (reakčné teplo), na elektrickú ( batérie).

1 . Spôsoby premeny rôznych druhov energií

1.1 Druhy premeny elektrickej energie

Problematikou premeny elektrickej energie z jedného z jej druhov na iný sa zaoberá oblasť vedy a techniky nazývaná meničová technika (alebo výkonová elektronika). Medzi hlavné typy premeny elektrickej energie patria:

1. Usmernenie striedavého prúdu - premena striedavého prúdu (zvyčajne priemyselnej frekvencie) na jednosmerný prúd. Tento typ konverzie zaznamenal najväčší rozvoj, pretože niektorí spotrebitelia elektrickej energie môžu pracovať iba na jednosmerný prúd (elektrochemické a elektrometalurgické zariadenia, prenosové vedenia jednosmerného prúdu, elektrolytické kúpele, dobíjacie batérie, rádiové zariadenia atď.), zatiaľ čo iní spotrebitelia majú na jednosmerný prúd najlepší výkon než na striedavý prúd (regulované elektromotory).

2. Invertujúci prúd – premena jednosmerného prúdu na striedavý prúd. Invertor sa používa v prípadoch, keď zdroj energie generuje jednosmerný prúd (jednosmerné generátory, batérie a iné zdroje chemického prúdu, solárne panely, magnetohydrodynamické generátory atď.) a spotrebitelia potrebujú striedavý prúd. V niektorých prípadoch je inverzia prúdu potrebná pre iné typy premeny elektrickej energie (premena frekvencie, konverzia fázového čísla).

3. Premena frekvencie - premena striedavého prúdu jednej frekvencie (zvyčajne 50 Hz) na striedavý prúd inej frekvencie. Takáto konverzia je potrebná na napájanie nastaviteľných striedavých pohonov, zariadení na indukčný ohrev a tavenie kovov, ultrazvukových zariadení atď.

4. Prepočet počtu fáz. V niektorých prípadoch vzniká potreba premeny trojfázového prúdu na jednofázový (napríklad na napájanie elektrických oblúkových pecí) alebo naopak jednofázový prúd na trojfázový. Pri elektrifikovanej doprave sa teda používa jednofázová kontaktná sieť striedavého prúdu a na elektrických lokomotívach sa používajú pomocné stroje s trojfázovým prúdom. V priemysle sa používajú trojfázové jednofázové frekvenčné meniče s priamym zapojením, v ktorých sa popri premene priemyselnej frekvencie na nižšiu mení aj trojfázové napätie na jednofázové.

3. Premena jednosmerného prúdu jedného napätia na jednosmerný prúd iného napätia (premena konštantného napätia). Takáto transformácia je potrebná napríklad na množstve mobilných objektov, kde je zdrojom elektriny batéria alebo iný nízkonapäťový zdroj jednosmerného prúdu a na napájanie spotrebičov je potrebné vyššie jednosmerné napätie (napríklad napájacie zdroje napr. rádiotechnika alebo elektronické zariadenia).

Existujú niektoré ďalšie typy premeny elektrickej energie (napríklad vytvorenie určitej krivky striedavého napätia), najmä vytváranie silných prúdových impulzov, ktoré sa používajú v špeciálnych inštaláciách, nastaviteľná konverzia striedavého napätia. Všetky typy transformácií sa vykonávajú pomocou kľúčových prvkov napájania. Hlavnými typmi polovodičových spínačov sú diódy, výkonové bipolárne tranzistory, tyristory, hradlové tyristory, poľom riadené tranzistory.

Meniče na tyristoroch sú zvyčajne rozdelené do dvoch skupín: podriadené a autonómne. V prvom prípade sa periodický prechod prúdu z jedného ventilu na druhý (prepínanie prúdu) uskutočňuje pôsobením striedavého napätia nejakého externého zdroja. Ak je takýmto zdrojom sieť AC, hovorí sa o konvertore riadenom sieťou. Medzi tieto meniče patria: usmerňovače, sieťové (závislé) meniče, priame frekvenčné meniče, meniče fázového čísla, meniče striedavého napätia. Ak je externý zdroj napätia zabezpečujúci spínanie striedavý stroj (napríklad synchrónny generátor alebo motor), menič sa nazýva poháňaný stroj.

Autonómne meniče vykonávajú funkcie transformácie tvaru alebo regulácie napätia (prúdu) zmenou stavu riadených výkonových kľúčových prvkov pôsobením riadiacich signálov. Medzi autonómne meniče patria impulzné regulátory jednosmerného a striedavého napätia, niektoré typy napäťových meničov.

Tradične sa meniče výkonových ventilov používali na získanie usmerneného napätia priemyselných sietí s frekvenciou 50 Hz a na získanie striedavého napätia (jednofázového alebo trojfázového) pri napájaní zo zdroja jednosmerného napätia. Pre tieto meniče (usmerňovače a invertory) sa používajú diódy a tyristory spínané s frekvenciou siete. Tvar výstupného napätia a prúdu je určený lineárnou časťou obvodu a fázovou moduláciou riadiaceho uhla.

Rektifikácia a inverzia sú naďalej vedúcou metódou premeny elektrickej energie, avšak metódy konverzie prešli významnými zmenami a ich odrody sa stali oveľa početnejšími.

Vznik nových typov výkonových polovodičových ventilov, blízkych ideálnemu ovládateľnému kľúčovému prvku, výrazne zmenil prístup ku konštrukcii ventilových meničov. Rozšírené v posledné roky uzamykateľné tyristory (GTO - gate turn off thyrystor) a bipolárne tranzistory s izolovaným hradlom (IGBT - insolated gate bipolar tranzistor) úspešne pokrývajú výkonový rozsah až stoviek a tisícok kilowattov, ich dynamické vlastnosti sa neustále zlepšujú a cena klesá so zvyšujúcim sa výkonom . Preto úspešne nahradili konvenčné tyristory s nútenými spínacími uzlami. Rozšírili sa aj oblasti použitia impulzných meničov napätia s novými triedami zariadení. Výkonné spínacie regulátory sa rýchlo vyvíjajú na zvyšovanie a znižovanie jednosmerného napájacieho napätia; impulzné meniče sa často používajú v systémoch rekuperácie energie z obnoviteľných zdrojov (vietor, slnečné žiarenie).

Veľké investície sa investujú do výroby energie energeticky úspornými technológiami, kedy sa obnoviteľné primárne zdroje využívajú buď na vrátenie energie do siete alebo na dobitie zásobníka (akumulátora) v zariadeniach so zvýšenou spoľahlivosťou dodávky energie. Pribudli nové triedy meničov pre elektrické pohony so spínanými reluktančnými motormi (SRD - spínaný reluktančný pohon). Tieto meniče sú viackanálové (počet kanálov je zvyčajne od troch do ôsmich) spínače, ktoré zabezpečujú sériové pripojenie vinutí statora motora s nastaviteľnou frekvenciou a napätím. Spínacie meniče sú široko používané v napájacích zdrojoch pre domáce zariadenia, nabíjačky, zváračky a množstvo nových aplikácií (predradníky pre osvetľovacie inštalácie, elektrostatické odlučovače atď.).

Okrem zlepšovania prvkovej základne obvodov výkonových meničov bola stratégia riešenia obvodových problémov značne ovplyvnená vývojom mikrokontrolérových zariadení a digitálnych metód spracovania informácií.

1.2 Vplyv rôznych zdrojovkov energie na životné prostredie

Spaľovanie palív je nielen hlavným zdrojom energie, ale aj najvýznamnejším dodávateľom škodlivín do životného prostredia. Za rastúci skleníkový efekt a kyslé zrážky sú najviac „zodpovedné“ tepelné elektrárne. Tie spolu s dopravou dodávajú do atmosféry hlavný podiel technogénneho uhlíka (hlavne vo forme CO), asi 50 % oxidu siričitého, 35 % oxidov dusíka a asi 35 % prachu. Existujú dôkazy, že tepelné elektrárne znečisťujú životné prostredie rádioaktívnymi látkami 2-4 krát viac ako jadrové elektrárne rovnakej kapacity. Emisie TPP obsahujú značné množstvo kovov a ich zlúčenín. Pokiaľ ide o smrteľné dávky, ročné emisie TPP s výkonom 1 milión kW obsahujú viac ako 100 miliónov dávok hliníka a jeho zlúčenín, 400 miliónov dávok železa a 1,5 milióna dávok horčíka. Smrteľný účinok týchto škodlivín sa neprejavuje len preto, že sa do tela dostávajú v malom množstve. To však nevylučuje ich negatívny vplyv prostredníctvom vody, pôdy a iných častí ekosystémov. Dá sa predpokladať, že tepelná energia má negatívny vplyv na takmer všetky zložky životného prostredia, ako aj na človeka, iné organizmy a ich spoločenstvá. Vplyv energie na životné prostredie a jeho obyvateľov zároveň do značnej miery závisí od typu použitých nosičov energie (paliva). Najčistejším palivom je zemný plyn, nasleduje ropa (nafta), uhlie, hnedé uhlie, bridlica, rašelina. V súčasnosti je síce významný podiel elektriny vyrábaný relatívne čistými palivami (plyn, ropa), avšak trend znižovania ich podielu je prirodzený. Podľa dostupných prognóz tieto nosiče energie stratia vedúcu úlohu už v prvej štvrtine 21. storočia. Tu je vhodné pripomenúť vyjadrenie D.I. Mendelejev o neprípustnosti používania ropy ako paliva: "ropa nie je palivo - môžete zohrievať aj bankovky." Nie je vylúčená možnosť výrazného zvýšenia globálnej energetickej bilancie využívania uhlia. Zásoby uhlia sú podľa dostupných prepočtov také, že dokážu pokryť svetovú energetickú potrebu na 200-300 rokov.Možná ťažba uhlia pri zohľadnení preskúmaných a prognózovaných zásob sa odhaduje na viac ako 7 biliónov ton. V Rusku sa zároveň nachádza viac ako 1/3 svetových zásob uhlia. Preto je rozumné očakávať nárast podielu uhlia alebo produktov jeho spracovania (napríklad plynu) na výrobe energie a následne aj na znečisťovaní životného prostredia. Uhlie obsahuje od 0,2 do desiatok percent síry najmä vo forme pyritu, síranu železnatého a sadry. Dostupné metódy zachytávania síry počas spaľovania paliva nie sú vždy používané z dôvodu zložitosti a vysokých nákladov. Preto sa jej značné množstvo dostáva a zrejme v blízkej budúcnosti dostane aj do životného prostredia. S pevným odpadom z tepelných elektrární – popolom a troskou sú spojené vážne environmentálne problémy. Prevažnú časť popola síce zachytávajú rôzne filtre, no napriek tomu sa ročne dostane do atmosféry asi 250 miliónov ton jemných aerosólov vo forme emisií z tepelných elektrární.

Tie sú schopné výrazne zmeniť rovnováhu slnečného žiarenia v blízkosti zemského povrchu. Sú tiež kondenzačnými zárodkami pre tvorbu vodnej pary a zrážok, a keď sa dostanú do dýchacích orgánov človeka a iných organizmov, spôsobujú rôzne ochorenia dýchacích ciest. TPP je významným zdrojom ohriatej vody, ktorá sa tu využíva ako chladivo. Tieto vody často končia v riekach a iných vodných plochách a spôsobujú ich tepelné znečistenie a s tým súvisiace reťazové prirodzené reakcie (rast rias, strata kyslíka, úhyn vodných organizmov, premena typických vodných ekosystémov na močiare a pod.).

Až donedávna bola jadrová energia považovaná za najperspektívnejšiu. Je to spôsobené jednak pomerne veľkými zásobami jadrového paliva a jednak šetrným vplyvom na životné prostredie. Medzi výhody patrí aj možnosť výstavby jadrovej elektrárne bez viazanosti na ložiská surovín, keďže ich preprava si vzhľadom na malé objemy nevyžaduje výrazné náklady. Stačí povedať, že 0,5 kg jadrového paliva vám umožní získať toľko energie, ako spáliť 1000 ton uhlia. Až do polovice 80. rokov ľudstvo videlo v jadrovej energii jednu z ciest, ako sa dostať z energetickej slepej uličky. Len za 20 rokov (od polovice 60. do polovice 80. rokov 20. storočia) sa celosvetový podiel energie vyrobenej v jadrových elektrárňach zvýšil z takmer nuly na 15 – 17 % av mnohých krajinách sa stal prevládajúcim. Žiadny iný druh energie nemal také tempo rastu. Donedávna boli hlavné environmentálne problémy JE spojené s likvidáciou vyhoretého paliva, ako aj s likvidáciou samotných JE po skončení ich prípustnej životnosti. Existujú dôkazy, že náklady na takéto likvidačné práce predstavujú 1/6 až 1/3 nákladov samotných JE. Niektoré parametre vplyvu JE a JE na životné prostredie sú uvedené v tabuľke 8.3. o normálna operáciaÚniky rádioaktívnych prvkov z JE do životného prostredia sú mimoriadne nevýznamné. V priemere je ich 2-4 krát menej ako z tepelných elektrární s rovnakým výkonom. Do mája 1986 400 energetických jednotiek prevádzkovaných vo svete a poskytujúcich viac ako 17 % elektriny zvýšilo prirodzené pozadie rádioaktivity o maximálne 0,02 %. Pred černobyľskou katastrofou v našej krajine žiadne priemyselné odvetvie nemalo nižšiu mieru priemyselných zranení ako jadrové elektrárne. 30 rokov pred tragédiou, nehodami a potom z neradiačných dôvodov zahynulo 17 ľudí. Po roku 1986 sa hlavné environmentálne nebezpečenstvo jadrových elektrární začalo spájať s možnosťou havárií. Aj keď je ich pravdepodobnosť v moderných jadrových elektrárňach malá, nie je to vylúčené. Medzi najväčšie havárie tohto druhu patrí jadrová elektráreň v Černobyle, ktorá sa stala na štvrtom bloku. Nevyhnutným dôsledkom prevádzky jadrovej elektrárne je znečistenie termálnej vody. Na jednotku prijatej energie je to tu 2-2,5-krát viac ako v tepelných elektrárňach, kde sa do atmosféry odoberá oveľa viac tepla. Výroba 1 milióna kW elektrickej energie v tepelných elektrárňach zabezpečuje 1,5 km 3 ohriatej vody, v jadrových elektrárňach rovnakého výkonu dosahuje objem ohriatej vody 3-3,5 km 3. Výsledok veľkých tepelných strát v jadrovej elektrárni rastlín je ich nižšia účinnosť v porovnaní s TPP. V druhom prípade je to 35-40% av jadrových elektrárňach - iba 30-31%. Vo všeobecnosti možno spomenúť nasledovné vplyvy JE na životné prostredie: - ničenie ekosystémov a ich prvkov (pôd, pôd, vodonosných štruktúr a pod.) v lokalitách ťažby rúd (najmä otvorenou metódou); - odňatie pôdy na výstavbu samotných jadrových elektrární. Zvlášť významné územia sú odcudzené pre výstavbu zariadení na dodávku, odvod a chladenie ohriatej vody. 1000 MW elektráreň si vyžaduje chladiace jazierko s rozlohou cca 800-900 ha. Rybníky môžu byť nahradené obrovskými chladiacimi vežami s priemerom základne 100-120 ma výškou rovnajúcou sa 40-poschodovej budove; - odber značného množstva vody z rôznych zdrojov a vypúšťanie ohriatej vody. Ak sa tieto vody dostanú do riek a iných zdrojov, dochádza u nich k strate kyslíka, zvýšeniu pravdepodobnosti kvitnutia a zvýšeniu javov tepelného stresu u vodných organizmov; - nie je vylúčené rádioaktívne zamorenie atmosféry, vôd a pôd pri ťažbe a preprave surovín, ako aj pri prevádzke jadrových elektrární, skladovaní a spracovaní odpadov a ich zneškodňovanie. Elektromagnetické (EM) polia priemyselných frekvenčných prúdov, najviac nebezpečné miesta- v transformátorových staniciach, pod vedením vysokého napätia. Intenzita žiarenia je úmerná štvrtej mocnine frekvencie kmitov elektromagnetického poľa. Pôsobením EM poľa dochádza k porušeniu funkcií nervovej a kardiovaskulárnych systémov, mení krvný tlak.

2. Spôsobyprijímanie elektrickej energie

2.1 Elektrárne

Elektráreň - elektrická stanica, súbor inštalácií, zariadení a prístrojov používaných priamo na výrobu elektrickej energie, ako aj na to potrebné zariadenia a budovy nachádzajúce sa na určitom území. Väčšina elektrární, či už vodných, tepelných (atómové elektrárne, tepelné elektrárne a iné) alebo veterných elektrární využíva na svoju prácu rotačnú energiu hriadeľa generátora.

1. Jadrová elektráreň

2. Tepelná elektráreň

3. Vlnová elektráreň

4. Geotermálna elektráreň

5. Prílivová elektráreň

6. Vodná elektráreň

Atómovýelektráreň

Jadrová elektráreňnároda(JE) - jadrové zariadenie na výrobu energie v určených režimoch a podmienkach využívania, nachádzajúce sa na území vymedzenom projektom, v ktorom sa nachádza jadrový reaktor (reaktory) a komplex potrebných systémov, zariadení, zariadení a konštrukcií s na tento účel sa využívajú potrební pracovníci (personál) na výrobu elektriny. V druhej polovici 40. rokov, ešte pred ukončením prác na vytvorení prvej sovietskej atómovej bomby (jej test prebehol 29. augusta 1949), začali sovietski vedci vypracovávať prvé projekty mierového využitia atómovej energie , ktorej všeobecným smerovaním sa okamžite stala elektroenergetika. V roku 1948 na návrh I.V. Kurčatova av súlade s úlohou strany a vlády sa začali prvé práce na praktickom využití atómovej energie na výrobu elektriny. V máji 1950 sa pri obci Obninskoye v regióne Kaluga začali práce na výstavbe prvej jadrovej elektrárne na svete.V roku 1950 bol v USA pri meste Arco v štáte Idaho vytvorený reaktor EBR-I. Tento reaktor 20. decembra 1951 počas experimentu vyrobil využiteľnú elektrinu s výkonom 800 wattov. Potom sa zvýšil výkon reaktora, aby zabezpečil elektrinu pre stanicu, kde sa reaktor nachádzal. To dáva právo nazývať túto stanicu prvou experimentálnou jadrovou elektrárňou, no zároveň nebola pripojená k elektrickej sieti.

tepelnýelektráreň

Tepelná elektráreň je elektráreň, ktorá vyrába elektrickú energiu premenou chemickej energie paliva na mechanickú energiu otáčania hriadeľa elektrického generátora.

(TPP), elektráreň, v ktorej sa v dôsledku spaľovania fosílnych palív termálna energia, ktorý sa následne premení na elektrickú energiu. Tepelné elektrárne sú hlavným typom elektrární, podiel nimi vyrobenej elektriny v priemyselných krajinách je 70-80% (v Rusku v roku 2000 cca 67%). Tepelná energia sa v tepelných elektrárňach využíva na ohrev vody a výrobu pary (v elektrárňach s parnou turbínou) alebo na výrobu horúcich plynov (v elektrárňach s plynovou turbínou). Na získanie tepla sa v kotolniach tepelných elektrární spaľuje organické palivo.

vlnová elektráreň

Vlnová elektráreň - elektráreň umiestnená vo vodnom prostredí, ktorej účelom je získavanie elektriny z kinetickej energie vĺn. Vlnový potenciál sa odhaduje na viac ako 2 milióny MW. Miesta s najväčším potenciálom energie vĺn sú západné pobrežie Európy, severné pobrežie Veľkej Británie a tichomorské pobrežie Severnej, Južnej Ameriky, Austrálie a Nového Zélandu, ako aj pobrežie Južnej Afriky.

Elektráreň prvej vlny sa nachádza v regióne Agusadora v Portugalsku vo vzdialenosti 5 kilometrov od pobrežia. Oficiálne ju otvoril 23. septembra 2008 portugalský minister hospodárstva. Kapacita tejto elektrárne je 2,25 MW, čo stačí na zásobovanie elektrickou energiou približne 1 600 domácností. Pôvodne sa predpokladalo, že stanica bude spustená do prevádzky v roku 2006, k nasadeniu elektrárne však došlo o 2 roky neskôr, ako sa plánovalo. Projekt elektrárne patrí škótskej spoločnosti Pelamis Wave Power, ktorá v roku 2005 podpísala zmluvu s portugalskou energetickou spoločnosťou Enersis na výstavbu vlnovej elektrárne v Portugalsku. Hodnota zákazky bola 8 miliónov eur.

geotermálna elektráreň

Geotermálna elektráreň (GeoPP alebo GeoTPP) je typ elektrárne, ktorá vyrába elektrickú energiu z tepelnej energie podzemných zdrojov (napríklad gejzírov).

Geotermálna energia je energia získaná z prirodzeného tepla Zeme. Toto teplo je možné dosiahnuť pomocou studní. Geotermálny gradient vo vrte sa zvyšuje o 1°C každých 36 metrov. Toto teplo je dodávané na povrch vo forme pary alebo horúcej vody. Takéto teplo je možné využiť ako priamo na vykurovanie domov a budov, tak aj na výrobu elektriny. Termálne oblasti existujú v mnohých častiach sveta. Podľa rôznych odhadov je teplota v strede Zeme najmenej 6 650 °C. Rýchlosť ochladzovania Zeme je približne rovná 300--350 °C za miliardu rokov. Zem vyžaruje 42 1012 W tepla, z čoho 2 % absorbuje kôra a 98 % plášť a jadro. Moderné technológie neumožňujú dosiahnuť teplo, ktoré sa uvoľňuje príliš hlboko, ale 840 000 000 000 W (2 %) dostupnej geotermálnej energie dokáže uspokojiť potreby ľudstva dlho. Oblasti okolo okrajov kontinentálnych platní sú najlepším miestom na výstavbu geotermálnych rastlín, pretože kôra v takýchto oblastiach je oveľa tenšia.

prílivovýelektráreň

Prílivová elektráreň (TPP) je špeciálny typ vodnej elektrárne, ktorá využíva energiu prílivu a odlivu, ale v skutočnosti kinetickú energiu rotácie Zeme. Prílivové elektrárne sú postavené na brehoch morí, kde gravitačné sily Mesiaca a Slnka menia hladinu vody dvakrát denne. Kolísanie hladiny vody v blízkosti pobrežia môže dosiahnuť 18 metrov.

Na získanie energie je záliv alebo ústie rieky blokované priehradou, v ktorej sú inštalované vodné elektrárne, ktoré môžu pracovať v režime generátora aj v režime čerpadla (na čerpanie vody do nádrže na následnú prevádzku v neprítomnosti prílivu a odlivu). ). V druhom prípade sa nazývajú prečerpávacia elektráreň. Existuje názor, že prevádzka prílivových elektrární spomaľuje rotáciu Zeme, čo môže viesť k negatívnym environmentálnym dôsledkom. Vzhľadom na kolosálnu hmotnosť Zeme je však kinetická energia jej rotácie (~1029 J) taká vysoká, že prevádzka prílivových staníc s celkovou kapacitou 1000 GW predĺži trvanie dňa len o ~10– 14 sekúnd za rok, čo je o 9 rádov menej ako prirodzené prílivové brzdenie (~2 10?5 s za rok).

Hydroskladovanieelektráreň

Prečerpávacia elektráreň využíva pri svojej práci buď komplex generátorov a čerpadiel, alebo reverzibilné hydroelektrárne, ktoré sú schopné pracovať v režime generátorov aj v režime čerpadiel. Počas nočného poklesu spotreby energie získava PSP lacnú elektrinu z elektrickej siete a míňa ju na čerpanie vody do protiprúdu (režim čerpania). Počas ranných a večerných špičiek spotreby energie PSP vypúšťa vodu z horného toku do dolného toku, pričom vyrába drahú špičkovú elektrinu, ktorú dodáva do elektrickej siete (režim generátora).Vo veľkých energetických systémoch môže byť veľký podiel napr. kapacity tepelných a jadrových elektrární, ktoré nedokážu rýchlo vyrobiť elektrinu s nočným poklesom spotreby energie, alebo to robia s veľkými stratami. Táto skutočnosť vedie k vzniku výrazne vyšších komerčných nákladov na špičkovú elektrinu v elektrizačnej sústave v porovnaní s nákladmi na elektrinu vyrobenú v noci. Za takýchto podmienok je využitie prečerpávacej elektrárne ekonomicky efektívne a zvyšuje tak efektivitu využitia iných kapacít (aj dopravných), ako aj spoľahlivosť napájania.

Záver

Elektrická energia sa vyrába v elektrárňach a prenáša sa k spotrebiteľom najmä vo forme trojfázového striedavého prúdu s priemyselnou frekvenciou 50 Hz. V priemysle aj v doprave však existujú inštalácie, pre ktoré je striedavý prúd s frekvenciou 50 Hz nevhodný.

Problematikou premeny elektrickej energie z jedného z jej druhov na iný sa zaoberá oblasť vedy a techniky nazývaná meničová technika (alebo výkonová elektronika).

Zoznam použitých literácií

1. Referenčný technológ-konštruktér strojov. V 2 zväzkoch zväzok 2 / vyd. A.M. Dalský, A.G. Košiľová, R.K. Meshcheryakova, A.G. Suslova. - 5. vydanie, revidované. a dodatočné - M.: Mashinostroenie-1, 2001. -912 s.: chor.

2. Anuryev V.I. Príručka konštruktéra-strojára: V 3 zväzkoch T. 1. - 8. vydanie, prepracované. a dodatočné Ed. I.N. Pevné. - M.: Mashinostroenie, 2001. -920 s.: chor.

3. Anuryev V.I. Príručka konštruktéra-strojára: V 3 zväzkoch T. 2. - 8. vydanie, prepracované. a dodatočné Ed. I.N. Pevné. - M.: Mashinostroenie, 2001. -920 s.: chor.

4. Dunaev P.F., Lelikov O.P. Časti strojov. Dizajn kurzu: Proc. Manuál pre strojárstvo. špecialista. technické školy. - M.: Vyššie. Shk., 1984. -336 s.: chor.

Hostené na Allbest.ru

...

Podobné dokumenty

Výpočet parametrov jednosmerného obvodu pomocou Kirchhoffových rovníc, slučkových prúdov a metódy uzlového napätia. Výpočet výkonovej bilancie. Výpočet parametrov obvodu striedavého prúdu metódou komplexných amplitúd. Konverzia odporového spojenia.

semestrálna práca, pridaná 14.04.2015

Konverzia AC na DC. Spôsoby regulácie napätia usmerňovačov. Bloková schéma tyristorového meniča radu KEMTOR. Stanovenie parametrov prispôsobovacieho transformátora. Výpočet vonkajších charakteristík meniča.

semestrálna práca, pridaná 3.12.2013

Výpočet lineárnych elektrických obvodov jednosmerného prúdu, určovanie prúdov vo všetkých odvetviach metód slučkových prúdov, vyraďovanie, skladanie. Nelineárne elektrické obvody jednosmerného prúdu. Analýza elektrického stavu lineárnych striedavých obvodov.

semestrálna práca, pridaná 5.10.2013

Vlastnosti riadenia elektrických motorov striedavého prúdu. Popis frekvenčného meniča s medziobvodom na báze autonómneho meniča napätia. Dynamické charakteristiky automatických riadiacich systémov striedavého prúdu, analýza stability.

ročníková práca, pridaná 14.12.2010

Štúdium nerozvetvených a rozvetvených jednosmerných elektrických obvodov. Výpočet nelineárnych jednosmerných obvodov. Štúdia prevádzky jednosmerného elektrického vedenia. Striedavý obvod so sériovým zapojením odporov.

tréningový manuál, pridaný 22.12.2009

Analýza jednosmerných elektrických obvodov. Výpočet prúdov pomocou Kirchhoffových zákonov. Výpočet prúdov metódou slučkových prúdov. Výpočet prúdov metódou uzlového napätia. Pôvodná tabuľka aktuálnych výpočtov. Schéma potenciálu pre obvod s dvoma EMF.

semestrálna práca, pridaná 02.10.2008

Zdroj energie ako zariadenie určené na zásobovanie zariadení elektrickou energiou. Premena striedavého napätia priemyselnej frekvencie na pulzujúce jednosmerné napätie pomocou usmerňovačov. Stabilizátory jednosmerného napätia.

abstrakt, pridaný 02.08.2013

História vedenia vysokého napätia. Princíp činnosti transformátora - zariadenie na zmenu veľkosti napätia. Základné metódy premeny veľkých výkonov z jednosmerného prúdu na striedavý prúd. Asociácie elektrickej siete striedavého prúdu.

správa z praxe, pridaná 19.11.2015

Elektronické zariadenia na premenu striedavej energie na jednosmernú energiu. Klasifikácia usmerňovačov, ich hlavné parametre. Prevádzka jednofázového mostného usmerňovacieho obvodu. Schémy prúdov a napätí plnovlnného usmerňovača.

abstrakt, pridaný 19.11.2011

Princíp činnosti a zariadenie generátora jednosmerného prúdu. Typy vinutí kotvy. Spôsoby budenia generátorov jednosmerného prúdu. Reverzibilita jednosmerných strojov. Motor paralelného, nezávislého, sériového a zmiešaného budenia.

Svetová spotreba energie vo všetkých jej formách, vrátane elektriny, je priamo závislá od obyvateľstva. Svetová populácia v poslednom období obzvlášť výrazne rastie a do roku 2000 to bude podľa existujúcich prognóz približne 6 miliárd ľudí. Dynamika rastu populácie v druhej polovici XX storočia. je taká, že do roku 2000 sa počet obyvateľov v porovnaní s rokom 1950 viac ako zdvojnásobil (tabuľka 3.1). Veľký podiel na raste populácie majú rozvojové krajiny. Spolu s nárastom celkovej spotreby energie vo svete rastie aj podiel energie na osobu (tabuľka 3.1).

Obrovský dopyt po energii predstavuje problém vývoja nových spôsobov jej získavania pre ľudstvo. V súčasnosti sa už nemožno uspokojiť s doterajším, tradičnými spôsobmi a premena rôznych druhov energie na elektrickú energiu v dôsledku obmedzených zásob organického paliva, ktoré sa nehospodárne využíva pri spaľovaní v peciach. Účinnosť moderných tepelných elektrární nepresahuje 40 %. To znamená, že veľká časť prijatého tepla sa stráca a spôsobuje škodlivé „tepelné znečistenie“ okolitých vodných plôch. Navyše pri spaľovaní paliva sa látka podieľajúca sa na procese premeny energie zle využíva. Faktor účinnosti pre použitie látky je pre TPP zanedbateľný.

Tabuľka 3.1

V dôsledku toho je proces spaľovania paliva sprevádzaný obrovskými emisiami vedľajších produktov, ktoré znečisťujú životné prostredie. Preto je vývoj nových metód premeny energie, ktoré umožňujú znížiť emisie odpadov do atmosféry, jedným z najdôležitejších spoločenských problémov. To, samozrejme, neznamená, že modernejšie tepelné elektrárne, vodné elektrárne a jadrové elektrárne nezodpovedajú duchu doby a ich výstavba bude zastavená.

V dohľadnej budúcnosti zostanú tepelné elektrárne jednou z hlavných, preto je pre energetiku vo veľkom meradle dôležité zlepšenie ich dizajnu a zlepšenie termodynamického cyklu.

Veľké nádeje sa vkladajú do jadrových elektrární, ktorých zavádzanie prebieha v mnohých krajinách sveta rýchlosťou bezprecedentnou v dejinách techniky. Očakáva sa, že do roku 2000 bude celkový výkon jadrových elektrární vo svete 3500-3600 GW, pričom celkový výkon dosiahne 7000-7200 GW. Inými slovami, predpokladá sa, že minimálne 50 % celkovej energetickej kapacity dostupnej ľudstvu bude pochádzať z jadrových elektrární. Tieto čísla naznačujú vysoké tempo vývoja, najmä ak vezmeme do úvahy, že prvá jadrová elektráreň bola postavená v roku 1954.

Z hľadiska použitia látky v jadrových elektrárňach je účinnosť oveľa vyššia ako v tepelných elektrárňach (pozri tabuľku 2.1), avšak za podmienky, že táto látka je špeciálne pripravená na plnenie funkcií jadrového paliva. Zároveň v jadrových elektrárňach klasický termodynamický cyklus premeny tepla na mechanickú energiu, ktorú potom generátory premieňajú na elektrickú energiu, vedie k veľkým stratám energie získanej v reaktoroch. V moderných jadrových elektrárňach sa teda nie je možné vyhnúť hlavným zásadným nedostatkom, ktoré sú tepelným elektrárňam vlastné.

Lákavou vyhliadkou vedy je dostať efektívnymi spôsobmi priama premena jadrovej energie na elektrickú energiu. Predvídať to veľkú hodnotu, ktorú jadrová energia je povolaná hrať v dejinách ľudstva, Herbert Wells na začiatku 20. storočia. napísal; „... úsvit moci a slobody už svital pod nebom osvetleným nádejou, pred tvárou vedy, ktorá ako dobrotivá bohyňa držala v silných rukách nad čiernou temnotou ľudského života hojnosť, pokoj, odpoveď. k nespočetným hádankám, kľúčom k najslávnejším skutkom, čakajúcim, pokiaľ sa ich ľudia rozhodnú vziať...“.

Vodné elektrárne postavené na riekach, široko používané v mnohých krajinách sveta, sa budú naďalej rozvíjať ako veľmi moderné meniče energie v obnoviteľnej forme. V súvislosti s narastajúcim znečistením biosféry a obmedzenými zásobami paliva stúpa záujem o „čisté“ elektrárne využívajúce energiu morského prílivu a odlivu, teplo zemského vnútra a energiu slnečného žiarenia.

Spolu s rozvojom civilizácie a technologickým pokrokom sa teda zdokonaľujú existujúce, ktoré sa stali klasickými, a vzniknú nové, efektívnejšie spôsoby premeny energie. Z dlhodobého hľadiska bude ľudstvo disponovať arzenálom kvalitatívne odlišných zdrojov energie a to, čo využíva dnes, sa nevyhnutne stane minulosťou, tak ako sa dnes parné stroje stali historickými.

Napriek rýchlemu pokroku v energetickom sektore a vysokému tempu budovania energetického potenciálu planéty výroba energie nestačí. Stále musíme čeliť realite, že väčšina svetovej populácie hladuje, trpí chudobou a znečistením.

Okrem toho spotreba energie vo svete (v rôznych krajinách) je extrémne nerovnomerná a ako je uvedené vyššie, spotreba energie v krajine určitým spôsobom súvisí s kultúrnou úrovňou (pozri s. 19) jej obyvateľstva. Rozvoj civilizácie a produkcia materiálnych hodnôt priamo súvisia aj s množstvom spotrebovanej energie a jej kvalitou.

Je dôležité zlepšiť životné podmienky ľudí na planéte, výrazne zvýšiť produktivitu práce, zmeniť krajinu vo veľkom meradle, ako aj vyriešiť množstvo ďalších životne dôležitých problémov spolu s vytvorením nevyhnutných sociálnych podmienok pre rozvoj. získať dostatočne veľké množstvo energie.

Ako správne píšu americkí vedci G. Seaborg a W. Corliss, „... lacná energia znamená dostatok jedla, dostatok čerstvej vody, čistý vzduch a všetko, čo sa bežne nazýva znaky civilizácie.“

Nedostatok v modernom svete poľnohospodárskych produktov predstavuje pre vlády mnohých krajín problém zvyšovania ich produkcie. Do určitej miery je možné zvýšenie potravín získať využívaním voľnej pôdy vhodnej na poľnohospodárstvo. Tieto príležitosti však nie sú dostupné vo všetkých krajinách, ktoré potrebujú potraviny, a navyše sú obmedzené. V podmienkach rýchleho nárastu obyvateľstva je riešenie potravinového problému možné iba intenzifikáciou poľnohospodárstva a predovšetkým zavlažovaním pôdy. Zásoba sladkej vody vhodnej na zavlažovanie je malá. Od dávnych čias ľudia snívali o využívaní morskej vody na umývanie brehov na poľnohospodárske účely. Odsoľovanie morská voda v priemyselnom meradle sa stáva možným v súčasnosti, keď je pomocou najvhodnejších jadrových elektrární možné získať veľké množstvo tepla potrebného na destiláciu morskej vody.

Podľa existujúcich odhadov 1/3 Zeme nie je obývaná pre nedostatok vlahy, pričom 1/2 svetovej populácie je „natlačená“ na 1/10 pevniny. Pomocou lacných zdrojov energie by bolo možné premeniť neobývané územie Zeme na prosperujúce, otvárajúce široké obzory pre značnú časť svetovej populácie.

Obrovské množstvo energie bude ľudstvo vyžadovať aj na riešenie takých problémov, akými sú klimatické zmeny na rozsiahlych územiach zmenou smeru morských prúdov alebo budovaním nádrží s veľkou výparnou plochou, premenou krajiny, budovaním umelých morských zálivov atď.

Metódy používané v modernej energetickej výrobe elektrickej energie sú sprevádzané veľkými stratami a sú založené na nehospodárnom využívaní fosílnych palív. V budúcnosti, keď bude narastať potreba veľkého množstva lacnej energie a racionálnejšie využívanie prírodných surovín na výrobu produktov chemického, farmaceutického priemyslu a pod., tradičné spôsoby premeny energie budú nevyhnutne nahradené kvalitatívne nové metódy, predovšetkým metódy priamej premeny tepelnej a chemickej energie na elektrickú energiu.

Metódy priamej premeny rôznych druhov energie na elektrickú energiu sú založené na fyzikálnych javoch a efektoch objavených v minulosti. Ich praktická aplikácia sa zlepšuje s pokrokom vo vede a technike, hromadením bohatého experimentálneho materiálu a využívaním najnovšie technológie. Metódy priamej výroby elektrickej energie však zatiaľ nie sú konkurencieschopné metódam premeny energie využívaným v moderných elektrárňach. Priama výroba elektriny vo veľkých množstvách premenou tepelnej, chemickej a jadrovej energie je jednou z nových perspektívnych metód, ktoré sa nepochybne stanú tými hlavnými a výrazne zvýšia dostupné energetické zdroje planéty.

Priama výroba elektrickej energie je už široko využívaná v autonómnych energetických zdrojoch malého výkonu, pre ktoré nie sú rozhodujúce ukazovatele účinnosti prevádzky, ale dôležitá je spoľahlivosť prevádzky, kompaktnosť, nenáročnosť na údržbu, nízka hmotnosť atď. Takéto zdroje energie sa využívajú v systémoch zberu informácií na ťažko dostupných miestach na Zemi a v medziplanetárnom priestore, na kozmických lodiach, lietadlách, lodiach atď. Celková inštalovaná kapacita miliárd nezávislých zdrojov elektriny, napriek ich skromnej veľkosti presahuje kapacitu všetkých stacionárnych elektrární dohromady.

Práca autonómnych zdrojov, ktoré priamo premieňajú rôzne druhy energie na elektrickú energiu, je založená buď na chemických alebo fyzikálnych účinkoch. V chemických zdrojoch, ako sú napríklad galvanické články, batérie, elektrochemické generátory atď., sa využíva energia redoxných reakcií chemických činidiel. Fyzikálne zdroje elektriny, ako sú termoelektrické generátory, fotovoltaické batérie, termoelektrické generátory, fungujú v súlade s rôznymi fyzikálnymi efektmi.

Jedným z ústredných fyzikálno-technických problémov energetiky je vytvorenie magnetohydrodynamických generátorov (MHD generátory), ktoré priamo premieňajú tepelnú energiu na elektrickú energiu. Možnosti praktickej realizácie tohto druhu premeny energie vo veľkom priemyselnom meradle sa objavujú v súvislosti s úspechmi v atómovej fyzike, fyzike plazmy, metalurgii a mnohých ďalších oblastiach.

Priama premena tepelnej energie na elektrickú energiu môže výrazne zvýšiť efektívnosť využívania palivových zdrojov.

Pre modernú elektroenergetiku má veľký význam zákon elektromagnetickej indukcie objavený Faradayom, ktorý hovorí, že EMF sa indukuje vo vodiči pohybujúcom sa v magnetickom poli. Vodič môže byť pevný, kvapalný alebo plynný. Oblasť vedy, ktorá študuje interakciu medzi magnetickým poľom a vodivými kvapalinami alebo plynmi, sa nazýva magnetohydrodynamika.

Kelvin tiež ukázal, že pohyb slanej vody pri ústí rieky v magnetickom poli Zeme spôsobuje vznik EMP. Schéma takéhoto MHD Kelvinovho generátora je znázornená na obr. 3.1. V súlade so zákonom elektromagnetickej indukcie je sila prúdu vo vodičoch 1 pripevnených k platniam 2, spúšťaným do vody pozdĺž brehov rieky, úmerná indukcii magnetického poľa! Zem a rýchlosť prúdenia slanej morskej vody v rieke.1 Keď sa zmenil smer prúdenia vody v rieke, zmenil sa aj smer elektrického prúdu vo vodičoch medzi platňami.

Schematický diagram činnosti moderného generátora MHD-1 (obr. 3.2) sa len málo líši od znázornenia na obr. 3.1. V uvažovanej schéme prúd ionizovaného plynu prechádza medzi kovovými platňami umiestnenými v silnom magnetickom poli, ktoré má kinetickú energiu smerovaného pohybu častíc. V tomto prípade sa v súlade so zákonom elektromagnetickej indukcie objaví EMF, čo spôsobí tok elektrického prúdu medzi elektródami! vnútri kanála generátora a vo vonkajšom okruhu. Prúd ionizovaného plynu - plazmy - sa spomaľuje pôsobením elektrodynamických síl vznikajúcich pri interakcii prúdu pretekajúceho v plazme a magnetického toku.Môžeme nájsť analógiu medzi vznikajúcimi silami a brzdnými silami pôsobiacimi zo strany lopatky rotora parných a plynových turbín na časticiach pary alebo plynu. Transformácia energie nastáva vykonaním práce na prekonanie brzdných síl.

Ak sa nejaký plyn zahreje na vysokú teplotu (~ 3000 °C), zvýši sa tým jeho vnútornej energie a jeho premenou na elektricky vodivú látku, potom s následnou expanziou plynu v pracovných kanáloch generátora MHD dôjde k priamej premene tepelnej energie na elektrickú energiu.

Ryža. 3.3. Schematický diagram generátora MHD s parnou elektrárňou: "- spaľovacia komora; 2 - výmenník tepla; 3 - generátor MHD; 4 - vinutie elektromagnetu; 5 - parný generátor; 6 - turbína; 7 - generátor; 3 - kondenzátor; 9 - čerpadlo

Schematický diagram generátora MHD s parnou elektrárňou je na obr. 3.3. V spaľovacej komore sa spaľuje organické palivo a výsledné produkty v plazmovom stave s prídavkom aditív sa posielajú do expandujúceho kanála generátora MHD. Silné magnetické pole vytvárajú silné elektromagnety. Teplota plynu v kanáli generátora musí byť minimálne 2000°C a v spaľovacej komore 2500-2800°C. Potreba obmedzenia minimálnej teploty plynov opúšťajúcich generátory MHD je spôsobená tak výrazným poklesom elektrickej vodivosti plynov pri teplotách pod 2000°C, že prakticky zaniká ich magnetohydrodynamická interakcia s magnetickým poľom.

Teplo plynov odvádzaných v generátoroch MHD sa najskôr využíva na ohrev vzduchu privádzaného do spaľovacej komory paliva a následne na zvýšenie účinnosti jeho spaľovacieho procesu. Potom sa v parnej elektrárni teplo vynakladá na tvorbu pary a uvedenie jej parametrov na požadované hodnoty.

Plyny opúšťajúce kanál generátora MHD majú teplotu okolo 2000°C a moderné výmenníky tepla, žiaľ, môžu pracovať pri teplotách nepresahujúcich 800°C, preto sa časť tepla stráca pri ochladzovaní plynov.

Na obr. 3.4 (pozri leták II) schematicky znázorňuje hlavné prvky elektrárne MHD s parnou elektrárňou a ich vzťahy.

Ťažkosti pri vytváraní generátorov MHD spočívajú v získavaní materiálov požadovanej pevnosti. Napriek statickým prevádzkovým podmienkam sú na materiály kladené vysoké nároky, pretože musia dlhodobo pracovať v agresívnom prostredí pri vysokých teplotách (2500-2800°C). Pre potreby raketovej techniky boli vytvorené materiály, ktoré dokážu fungovať aj v takýchto podmienkach, no dokážu pracovať krátkodobo – v priebehu niekoľkých minút. Trvanie prevádzky priemyselných elektrární by sa malo počítať minimálne v mesiacoch.

Tepelná odolnosť závisí nielen od materiálov, ale aj od prostredia. Napríklad volfrámové vlákno v elektrickej lampe pri teplote 2500-2700°C môže pracovať vo vákuu alebo v prostredí neutrálneho plynu niekoľko tisíc hodín a po niekoľkých sekundách sa roztopí na vzduchu.

Zníženie teploty plazmy pridaním prísad do nej spôsobuje zvýšenú koróziu konštrukčných materiálov. V súčasnosti sú vytvorené materiály, ktoré dokážu pracovať dlhodobo pri teplote 2200-2500°C (grafit, oxid horečnatý a pod.), ale nie sú schopné odolávať mechanickému namáhaniu.

Napriek dosiahnutým úspechom sa problém tvorby materiálov pre generátor MHD zatiaľ nepodarilo vyriešiť. Prebieha aj hľadanie plynu s najlepšími vlastnosťami. Hélium s malým prídavkom cézia pri teplote 2000°C má rovnakú vodivosť ako splodiny horenia minerálneho paliva pri teplote 2500°C. Bol vyvinutý projekt MHD generátora pracujúceho v uzavretom cykle, v ktorom hélium nepretržite cirkuluje v systéme.

Pre prevádzku generátora MHD je potrebné vytvoriť silné magnetické pole, ktoré je možné získať prechodom obrovských prúdov cez vinutia. Aby sa zabránilo silnému zahrievaniu vinutia a energetickým stratám v nich, odpor vodičov by mal byť čo najnižší. Preto je účelné použiť ako také vodiče supravodivé materiály.

Generátory MHD s jadrovými reaktormi. Perspektívne sú generátory MHD s jadrovými reaktormi slúžiacimi na ohrev plynov a ich tepelnú ionizáciu. Navrhovaná schéma takejto inštalácie je znázornená na obr. 3.5.

Ťažkosti pri vytváraní generátora MHD s jadrovým reaktorom spočívajú v tom, že moderné palivové články obsahujúce urán a potiahnuté oxidom horečnatým umožňujú teplotu nie oveľa vyššiu ako 600 ° C, zatiaľ čo pri ionizácii plynov je teplota približne 2 000 ° С.

Prvé experimentálne návrhy generátorov MHD sú stále veľmi drahé. V budúcnosti možno očakávať výrazné zníženie ich nákladov, čo umožní úspešne využiť generátory MHD na pokrytie záťažových špičiek v energetických sústavách, t.j. v režimoch relatívne krátkej prevádzky. V týchto režimoch nie je účinnosť kritická a generátory MHD možno použiť bez pridania parnej energie.

V ZSSR boli teraz postavené výkonné prototypy meničov energie MHD, na ktorých prebieha výskum s cieľom zlepšiť ich dizajn a vytvoriť efektívne elektrárne MHD, ktoré sú konkurencieschopné s konvenčnými elektrárňami.

Ryža. 3.5. Projekt generátora MHD s jadrovým reaktorom:

1 - jadrový reaktor; 2 - tryska; 3 - generátor MHD; 4 - miesto kondenzácie alkalických kovov; 5 - čerpadlo; 6 - miesto vstupu alkalických kovov

Zo všetkých zariadení, ktoré priamo premieňajú tepelnú energiu na elektrickú energiu, sa najviac používajú termoelektrické generátory (TEG) s relatívne nízkym výkonom.

Hlavné výhody TEG: 1) neexistujú žiadne pohyblivé časti; 2) nie je potrebné vysoké tlaky; 3) možno použiť akýkoľvek zdroj tepla;

4) existuje veľký zdroj práce.

TEG sa široko používajú ako zdroje energie vo vesmírnych objektoch, raketách, ponorkách, majákoch a mnohých ďalších zariadeniach.

V závislosti od účelu môžu TEG premieňať na elektrickú energiu teplo získané v jadrových reaktoroch, energiu slnečného žiarenia, energiu fosílnych palív atď. koncom 50. rokov.

Princíp činnosti termočlánku je založený na Seebeckovom efekte. V roku 1921 Seebeck informoval o experimentoch zahŕňajúcich vychýlenie magnetickej ihly v blízkosti termoelektrických obvodov. Seebeck v týchto štúdiách neuvažoval o probléme získavania energie. Podstatou otvoreného efektu je, že v uzavretom okruhu pozostávajúcom z rôznych materiálov prúdi prúd pri rôznych teplotách kontaktov materiálov.

Seebeckov efekt možno kvalitatívne vysvetliť tým, že priemerná energia voľných elektrónov je v rôznych vodičoch rôzna a s rastúcou teplotou sa zvyšuje rôznym spôsobom. Ak dôjde k teplotnému rozdielu pozdĺž vodiča, dôjde k usmernenému toku elektrónov z horúceho spoja do studeného spoja, v dôsledku čoho sa na studenom spoji vytvorí prebytok záporných nábojov a na studenom spoji prebytok kladných nábojov. horúca križovatka. Toto prúdenie je intenzívnejšie vo vodičoch s vysokou koncentráciou elektrónov. V najjednoduchšom termočlánku, ktorého uzavretý obvod tvoria dva vodiče s rôznou koncentráciou elektrónov a prechody sú udržiavané pri rôznych teplotách, vzniká elektrický prúd. Ak je obvod termočlánku otvorený, akumulácia elektrónov na studenom konci zvyšuje jeho negatívny potenciál, kým sa nevytvorí dynamická rovnováha medzi elektrónmi pohybujúcimi sa smerom k studenému koncu a elektrónmi opúšťajúcimi studený koniec pôsobením rozdielu potenciálov, ktorý má vznikla. Čím nižšia je elektrická vodivosť materiálu, tým nižšia je rýchlosť spätného toku elektrónov, tým vyššia je EMF. Preto sú polovodičové prvky efektívnejšie ako kovy.

Jednou z praktických aplikácií TEG je tepelné čerpadlo, ktoré v jednej časti uvoľňuje teplo a v druhej teplo vďaka elektrickej energii. Ak zmeníte smer prúdu, čerpadlo bude pracovať v opačnom režime, t.j. časti, v ktorých sa uvoľňuje a absorbuje teplo, zmenia miesto. Takéto tepelné čerpadlá možno úspešne použiť na termoreguláciu bytových a iných priestorov. Čerpadlá v zime ohrievajú vzduch v miestnosti a ochladzujú ho vonku (obr. 3.6, a), v lete naopak ochladzujú vzduch v miestnosti a ohrievajú ho vonku (obr. 3.6, b). Na obr. 3.6, c znázorňuje celkový pohľad a schému inštalácie tepelného čerpadla v miestnosti.

V súčasnosti boli vytvorené polovodiče, ktoré pracujú pri teplotách nad 500°C. Avšak pre komerčné TEG bude potrebné zvýšiť teplotu horúceho spoja na približne 1100 °C. Pri takomto zvýšení teploty majú polovodiče rôznych typov tendenciu stať sa vlastnými polovodičmi, v ktorých sú počty nosičov kladných a záporných nábojov rovnaké. Tieto náboje sa pri vytváraní teplotného gradientu presúvajú z horúceho spoja do studeného spoja v rovnakých množstvách, a preto nedochádza k akumulácii potenciálu, t.j. nevytvára sa žiadne termo-EMF. Samotné polovodiče sú na účely generovania termoelektrického prúdu nepoužiteľné.

V súčasnosti prebieha výskum tvorby polovodičov pracujúcich pri vysokých teplotách. Na činnosť TEG je možné využiť teplo získané v reaktoroch pri štiepení jadier ťažkých prvkov. V tomto prípade je však potrebné vyriešiť množstvo problémov, najmä určiť vplyv vplyvu silnej radiačnej záťaže na polovodičové materiály, keďže jadrové palivo môže byť v priamom kontakte s polovodičovými materiálmi.

Otázka vhodnosti použitia určitých zdrojov energie sa rozhoduje v prospech TEG v prípadoch, keď vedúcou hodnotou nie je účinnosť, ale kompaktnosť, spoľahlivosť, prenosnosť a pohodlie.

V ZSSR bol vytvorený spoľahlivý priemyselný TEG na jadrové palivo - "Romashka". Jeho elektrický výkon je 500 wattov.

Prirodzený rádioaktívny rozpad jadier je sprevádzaný uvoľňovaním kinetickej energie častíc a y-kvant. Táto energia je absorbovaná prostredím obklopujúcim rádioaktívny izotop a premenená na teplo, ktoré možno použiť na výrobu elektrickej energie termoelektrickým spôsobom. Zariadenia, ktoré premieňajú energiu prirodzeného rádioaktívneho rozpadu na elektrickú energiu pomocou termoprvkov, sa nazývajú rádioizotopové termogenerátory. Rádioizotopové termogenerátory sú spoľahlivé v prevádzke, majú dlhú životnosť, sú kompaktné a úspešne sa používajú ako autonómne zdroje energie pre rôzne vesmírne a pozemné aplikácie.

Moderné rádioizotopové generátory majú účinnosť 3-5% a životnosť 3 mesiace až 10 rokov. Technické a ekonomické vlastnosti týchto generátorov sa môžu v budúcnosti výrazne zlepšiť. V súčasnosti vznikajú projekty generátorov s výkonom do 10 kW.

O rádioizotopové termogenerátory prejavujú záujem rôzne odvetvia vedy a techniky. Majú slúžiť ako zdroj energie pre umelé ľudské srdce, ako aj na stimuláciu práce rôznych orgánov v živých organizmoch. Rádioizotopové termogenerátory sa ukázali ako vhodné najmä na prieskum vesmíru, kde sú potrebné zdroje energie, ktoré dokážu dlhodobo a spoľahlivo fungovať v nepriaznivých podmienkach vystavenia ionizujúcemu žiareniu, v radiačných pásoch, na povrchu iných planét a ich satelitov.

Fenomén termionickej emisie objavil T. Edison v roku 1883. Edison pri práci na vytvorení elektrickej lampy umiestnil dve vlákna do banky. Keď jeden z nich vyhorel, rozsvietil lampu a rozsvietil druhú. Počas testovania žiaroviek sa zistilo, že určité množstvo elektriny prechádza do studeného vlákna, t.j. elektróny sa "vyparujú" z horúceho vlákna - katódy - a presúvajú sa do studeného vlákna - anódy - a ďalej do vonkajší elektrický obvod. V tomto prípade je časť tepelnej energie vynaloženej na ohrev katódy prenášaná elektrónmi a odovzdaná anóde a časť elektrónovej energie sa uvoľňuje vo vonkajšom elektrickom obvode, keď preteká elektrický prúd.

Anóda sa zahrieva teplom, ktoré prinášajú elektróny. Ak by boli teploty katódy a anódy rovnaké, potom by sa teplo „vyparovania“ elektrónov z katódy presne rovnalo teplu „kondenzácie“ elektrónov na anóde a nedochádzalo by k premene tepla na elektrické energie. Čím nižšia je teplota anódy v porovnaní s teplotou katódy, tým väčšia časť tepelnej energie sa premení na elektrickú energiu. Najjednoduchší obvod menič termionickej energie je znázornený na obr. 3.7.

Ryža. 3.7. Zariadenie termionického prevodníka

energia: 1 - katóda; 2 - anóda

V procese termionickej emisie sa z povrchu kovov uvoľňujú voľné elektróny. Kovy obsahujú veľké množstvo voľných elektrónov - asi 6 × 10 21 na 1 cm3. Vo vnútri kovu sú príťažlivé sily elektrónu vyvážené kladne nabitými jadrami (obr. 3.8). Priamo na povrchu pôsobia na elektróny výsledné príťažlivé sily, na prekonanie ktorých a prekročenie hranice kovu musí mať elektrón dostatočnú kinetickú energiu. Pri zahrievaní kovu dochádza k zvýšeniu kinetickej energie.

Ryža. 3.8. Vznik výsledných síl pôsobiacich na elektrón v kove a blízko jeho povrchu

V energetických termionických generátoroch môže byť katóda zahrievaná pomocou tepla získaného ako výsledok jadrovej reakcie. Schéma jadrového termionického konvertora je znázornená na obr. 3.9. Účinnosť prvých takýchto konvertorov bola približne 15 %; podľa existujúcich prognóz sa môže zvýšiť až o 40 %.

Emisia elektrónov v termionických generátoroch je spôsobená zahrievaním katódy. Počas rádioaktívneho rozpadu sa vyžarujú elektróny (p-lúče) v dôsledku prirodzenej vlastnosti prvkov. Priamo pomocou tejto vlastnosti je možné uskutočniť priamu premenu jadrovej energie na elektrickú energiu (obr. 3.10).

Ryža. 3.9. Jadrový termionický prevodník: 1 - ochrana; 2 - chladič; 3 - anóda; 4-vákuum; 5 - katóda; b - jadrové palivo

Ryža. 3.10. Schéma zariadenia na priamu premenu jadrovej energie na elektrickú energiu: 1-β-rádioaktívny žiarič; 2 - kovová ampulka; 3 - kov plavidlo

Elektrochemické generátory priamo premieňajú chemickú energiu na elektrickú energiu. Výskyt EMF v galvanickom článku je spojený so schopnosťou kovov posielať svoje ióny do roztoku v dôsledku molekulárnej interakcie medzi kovovými iónmi a molekulami (a iónmi) roztoku.

Zvážte javy, ktoré sa vyskytujú, keď sa zinková elektróda spustí do roztoku síranu zinočnatého (ZnSO 4). Molekuly vody majú tendenciu obklopovať kladné ióny zinku v kove (obr. 3.11). V dôsledku pôsobenia elektrostatických síl prechádzajú kladné ióny zinku do roztoku síranu zinočnatého. Tento prechod podporuje veľký dipólový moment vody.

Spolu s procesom rozpúšťania zinku dochádza k opačnému procesu návratu kladných iónov zinku do zinkovej elektródy, keď sa dostanú k elektróde v dôsledku tepelného pohybu.

Keď kladné ióny prechádzajú do roztoku, záporný potenciál elektródy sa zvyšuje, čo bráni tomuto prechodu. Pri určitom potenciáli kovu nastáva dynamická rovnováha, t.j. dva protiprúdy iónov (z elektródy do roztoku a naopak) budú rovnaké. Tento rovnovážny potenciál sa nazýva elektrochemický potenciál kovu vo vzťahu k danému elektrolytu.

Galvanické články našli dôležité technické uplatnenie v batériách, kde sa látka spotrebovaná pri voľbe prúdu predbežne akumuluje na elektródach, keď nimi nejaký čas prechádza prúd z externého zdroja (pri nabíjaní). Využitie batérií v energetike je náročné z dôvodu malej rezervy aktívneho chemického paliva, ktoré neumožňuje získavať nepretržitú elektrinu vo veľkých množstvách. Batérie sa navyše vyznačujú nízkou hustotou výkonu.

Veľká pozornosť sa v mnohých krajinách sveta venuje priamej premene chemickej energie organického paliva na elektrickú energiu, uskutočňovanej v palivových článkoch. V týchto meničoch energie možno dosiahnuť vyššie hodnoty účinnosti ako v tepelných motoroch. V roku 1893 nemecký fyzik a chemik Nernst vypočítal, že teoretická účinnosť elektrochemického procesu premeny chemickej energie uhlia na elektrickú energiu je 99,75 %.

Ryža. 3.11. Usporiadanie elektrických nábojov, ktoré prispievajú k prechodu kladných iónov zinku do roztoku síranu zinočnatého

Na obr. 3.12 schematický diagram vodíkovo-kyslíkového palivového článku. Elektródy v palivovom článku sú porézne. Na anóde dochádza k prechodu kladných vodíkových iónov na elektrolyt. Zvyšné elektróny vytvárajú negatívny potenciál a presúvajú sa ku katóde vo vonkajšom obvode. Atómy kyslíka nachádzajúce sa na katóde na seba naviažu elektróny za vzniku záporných iónov, ktoré naviazaním atómov vodíka z vody prechádzajú do roztoku vo forme hydroxylových iónov OH-. Hydroxidové ióny sa spájajú s vodíkovými iónmi a vytvárajú vodu. Pri dodávaní vodíka a kyslíka teda dochádza k reakcii oxidácie paliva iónmi za súčasného vytvárania prúdu vo vonkajšom okruhu. Keďže napätie na svorkách článku je malé (rádovo 1 V), články sú zapojené do série do batérií. Účinnosť palivových článkov je veľmi vysoká. Teoreticky sa to blíži k jednote, ale v praxi je to 60-80%.

S využitím vodíka ako paliva sú spojené vysoké náklady na prevádzku palivových článkov, preto sa hľadajú možnosti využitia iných lacnejších druhov palív, predovšetkým zemného a generátorového plynu. Uspokojivé rýchlosti oxidačnej reakcie plynu sa však vyskytujú pri vysokých teplotách 800-1200 K, čo vylučuje použitie alkalických vodných roztokov ako elektrolytov. V tomto prípade je možné použiť pevné elektrolyty s iónovou vodivosťou.

V súčasnosti sa pracuje na vytvorení účinných vysokoteplotných palivových článkov. Zatiaľ je hustota výkonu palivových článkov stále nízka. Je niekoľkonásobne nižšia ako u spaľovacích motorov. Pokroky v elektrochémii a konštruktívne vylepšenia palivových článkov však v blízkej budúcnosti umožnia používanie palivových článkov vo vozidlách a energetike. Palivové články sú tiché, ekonomické a nemajú žiadny škodlivý odpad, ktorý znečisťuje ovzdušie.

Ryža. 3.12. Schéma vodíkovo-kyslíkového palivového článku:

1 - telo; 2- katóda; 3 - elektrolyt; 4 - anóda

1. Usmernenie striedavého prúdu - premena striedavého prúdu (zvyčajne priemyselnej frekvencie) na jednosmerný prúd. Tento typ konverzie zaznamenal najväčší rozvoj, pretože niektorí spotrebitelia elektrickej energie môžu pracovať iba na jednosmerný prúd (elektrochemické a elektrometalurgické zariadenia, prenosové vedenia jednosmerného prúdu, elektrolytické kúpele, dobíjacie batérie, rádiové zariadenia atď.), zatiaľ čo iní spotrebitelia majú lepší výkon na jednosmerný prúd ako na striedavý prúd (regulované elektromotory).
2. Invertujúci prúd – premena jednosmerného prúdu na striedavý prúd. Invertor sa používa v prípadoch, keď zdroj energie generuje jednosmerný prúd (jednosmerné generátory, batérie a iné zdroje chemického prúdu, solárne panely, magnetohydrodynamické generátory atď.) a spotrebitelia potrebujú striedavý prúd. V niektorých prípadoch je inverzia prúdu potrebná pre iné typy premeny elektrickej energie (premena frekvencie, konverzia fázového čísla).
3. Premena frekvencie - premena striedavého prúdu jednej frekvencie (zvyčajne 50 Hz) na striedavý prúd inej frekvencie. Takáto konverzia je potrebná na napájanie nastaviteľných striedavých pohonov, zariadení na indukčný ohrev a tavenie kovov, ultrazvukových zariadení atď.
4. Prepočet počtu fáz. V niektorých prípadoch vzniká potreba premeny trojfázového prúdu na jednofázový (napríklad na napájanie elektrických oblúkových pecí) alebo naopak jednofázový prúd na trojfázový. Pri elektrifikovanej doprave sa teda používa jednofázová kontaktná sieť striedavého prúdu a na elektrických lokomotívach sa používajú pomocné stroje s trojfázovým prúdom. V priemysle sa používajú trojfázové jednofázové frekvenčné meniče s priamym zapojením, v ktorých sa popri premene priemyselnej frekvencie na nižšiu mení aj trojfázové napätie na jednofázové.
3. Premena jednosmerného prúdu jedného napätia na jednosmerný prúd iného napätia (premena konštantného napätia). Takáto transformácia je potrebná napríklad na množstve mobilných objektov, kde je zdrojom elektriny batéria alebo iný nízkonapäťový zdroj jednosmerného prúdu a na napájanie spotrebičov je potrebné vyššie jednosmerné napätie (napríklad napájacie zdroje napr. rádiotechnika alebo elektronické zariadenia).

Rektifikácia a inverzia sú naďalej vedúcou metódou premeny elektrickej energie, avšak metódy konverzie prešli významnými zmenami a ich odrody sa stali oveľa početnejšími.

Vznik nových typov výkonových polovodičových ventilov, blízkych ideálnemu ovládateľnému kľúčovému prvku, výrazne zmenil prístup ku konštrukcii ventilových meničov. GTO (gate turn off thyrystor) a bipolárne tranzistory s izolovaným hradlom (IGBT), ktoré sa v posledných rokoch rozšírili, úspešne pokrývajú výkonový rozsah až do stoviek a tisícok kilowattov, ich dynamické vlastnosti sa neustále zlepšujú a ich cena sa neustále zlepšuje. rast produkcie klesá. Preto úspešne nahradili konvenčné tyristory s nútenými spínacími uzlami. Rozšírili sa aj oblasti použitia impulzných meničov napätia s novými triedami zariadení. Výkonné spínacie regulátory sa rýchlo vyvíjajú na zvyšovanie a znižovanie jednosmerného napájacieho napätia; impulzné meniče sa často používajú v systémoch rekuperácie energie z obnoviteľných zdrojov (vietor, slnečné žiarenie).

Energia prichádzajúca cez elektrické vedenie sa nie vždy využíva v čistej forme. Na vykonávanie špecifických úloh sa prevádza elektrickými zariadeniami, ktoré menia jeden alebo viac parametrov - typ napätia, frekvenciu a iné.

Meniče elektriny: klasifikácia

Tieto zariadenia sú klasifikované podľa niekoľkých kritérií:

Druh transformácie.
Typ konštrukcie.
Ovládateľnosť.

Parametre, ktoré sa menia

Nasledujúce parametre podliehajú transformácii:

Typ napätia - od AC do DC a naopak.
Hodnoty amplitúdy prúdu a napätia.
Frekvencia.

Stavebné typy

Tieto zariadenia sú rozdelené na elektrické a polovodičové.

Elektrostroj (rotačný) pozostáva z dvoch strojov, jeden je pohon a druhý je pohon. Napríklad na konverziu striedavého prúdu na jednosmerný prúd sa používa striedavý indukčný motor (pohon) a generátor jednosmerného prúdu (vykonávacie zariadenie). Ich nevýhodou sú veľké rozmery a hmotnosť. Navyše celková účinnosť technologického zväzku je nižšia ako u jedného elektrického stroja.

Polovodičové (statické) meniče sú postavené na báze elektrických obvodov pozostávajúcich z polovodičových alebo svetelných prvkov. Ich účinnosť je vyššia, veľkosť a hmotnosť sú malé, ale kvalita elektrickej energie na výstupe je nízka.

Riadené a neriadené

Ak je veľkosť zmeny parametra elektrickej energie pevná, potom sa použije nekontrolovaný menič. Takéto zariadenia sa používajú v prvých fázach napájacích zdrojov. Príkladom je výkonový transformátor, ktorý znižuje sieťové napätie z 220 na 12 voltov.

Meniče s premenlivými parametrami sú akčné členy v riadených elektrických obvodoch. Napríklad zmenou frekvencie napájacieho napätia sa reguluje rýchlosť otáčania asynchrónnych motorov.

Výkonové meniče: príklady zariadení

Prevodníky môžu vykonávať jednu alebo niekoľko funkcií.

Zmeňte typ napätia

Zariadenia, ktoré premieňajú striedavý prúd na jednosmerný, sa nazývajú usmerňovače. Pôsobenie naopak - invertory.

Ak ide o zariadenie elektrického stroja, potom usmerňovač pozostáva z asynchrónneho striedavého motora, ktorý otáča rotor generátora jednosmerného prúdu. Vstupné a výstupné vedenia nemajú elektrický kontakt.

Najbežnejším typom obvodu statického usmerňovača je diódový mostík. Má štyri prvky (diódy) s jednosmerným vedením, zapojené v opačných smeroch. Po ňom je nevyhnutne umiestnený elektrolytický kondenzátor, ktorý vyhladzuje pulzujúce napätie.

Existuje hybridný dizajn, ktorý kombinuje elektrický stroj a statický usmerňovač. Ide o automobilový generátor, čo je stroj na striedavý prúd, ktorého statorové vinutia sú spojené s usmerňovacím mostíkom s kondenzátorom.

Invertorové obvody sa používajú na spustenie generátora kontinuálnych oscilácií (multivibrátora) postaveného na tyristoroch alebo tranzistoroch. Sú základom frekvenčných meničov.

Zmena hodnôt amplitúdy

Sú to všetky typy transformátorov - zostupné, zostupné, predradné.

Riadené transformátory sa nazývajú reostaty. Ak sú zapojené paralelne so zdrojom elektriny, menia napätie. V sérii - prúd.

Na absorbovanie tepla uvoľneného počas prevádzky výkonných vysokonapäťových sieťových transformátorov sa používajú kvapalné (olejové) chladiace systémy.

Zmena frekvencie

Frekvenčné meniče sú elektrické (rotačné) aj statické.

Akčný člen rotačných frekvenčných meničov je vysokofrekvenčný asynchrónny trojfázový generátor. Jeho rotor otáča elektromotor na jednosmerný alebo striedavý prúd. Rovnako ako rotačný usmerňovač, jeho vstupné a výstupné vedenia nemajú elektrický kontakt.

Invertorové obvody používané v frekvenčných meničoch statického typu sú riadené a neriadené. Zvýšenie frekvencie umožňuje zmenšiť veľkosť zariadení. Transformátor pracujúci pri 400 Hz je osemkrát menší ako transformátor pracujúci pri 50 Hz. Táto vlastnosť sa používa na zostavenie kompaktných zváracích invertorov.

Energia, z gréckeho slova energeia – aktivita alebo činnosť, je všeobecná miera rôznych druhov pohybu a interakcie.

energie je kvantitatívna miera pôsobenia a interakcie všetkých druhov látok.

Druhy energie : mechanické, elektrické, tepelné, magnetické, atómové.

Kinetická energia je výsledkom zmeny pohybového stavu hmotných telies.

Potenciálna energia je výsledkom zmeny polohy častí daného systému.

mechanická energia- je to energia spojená s pohybom predmetu alebo jeho polohou, schopnosťou vykonávať mechanickú prácu.

Elektrina energia je jednou z dokonalých foriem energie.

Jeho široké použitie je spôsobené nasledujúcimi faktormi:

· Získavanie vo veľkých množstvách v blízkosti ložiska zdrojov a vodných zdrojov;

Možnosť prepravy na veľké vzdialenosti s relatívne malými stratami;

· Schopnosť premeny na iné druhy energie: mechanickú, chemickú, tepelnú, svetelnú;

· Žiadne znečistenie životného prostredia;

· Zavedenie zásadne nových progresívnych technologických procesov s vysokým stupňom automatizácie na báze elektriny.

V poslednej dobe je v dôsledku environmentálnych problémov, nedostatku fosílnych palív a ich nerovnomerného geografického rozloženia účelné vyrábať elektrickú energiu pomocou veterných turbín, solárnych panelov a malých plynových generátorov.

Termálna energia je široko používaný v modernom priemysle av každodennom živote vo forme pary, horúcej vody, produktov spaľovania paliva.

Premena primárnej energie na sekundárnu sa vykonáva na staniciach:

· V TPP tepelnej elektrárne - tepelná;

· Vodné elektrárne VVE – mechanické (energia pohybu vody);

· Hydroskladovacia stanica HPSP - mechanická (energia pohybu vody predbežne napustenej v umelej nádrži);

· Jadrová elektráreň JE - jadrová (energia jadrového paliva);

· Prílivová elektráreň PES - príliv a odliv.

V Bieloruskej republike sa viac ako 95% energie vyrába v tepelných elektrárňach, ktoré sú rozdelené do dvoch typov podľa účelu:

1. Kondenzačné tepelné elektrárne KES sú navrhnuté tak, aby vyrábali iba elektrickú energiu;

2. Kogeneračné elektrárne (KVET), v ktorých sa realizuje kombinovaná výroba elektrickej a tepelnej energie.

Spôsoby získavania a premeny energie.

Mechanická energia sa mení na teplo - trením, na chemickú - ničením štruktúry hmoty, stláčaním, na elektrickú - zmenou elektromagnetického poľa generátora.

Tepelná energia sa premieňa na chemickú, na kinetickú energiu pohybu a táto energia sa mení na mechanickú (turbína), na elektrickú (termoemf)

Chemická energia môže byť premenená na mechanickú (výbuch), tepelnú (reakčné teplo), elektrickú (batérie).

Elektrickú energiu možno premeniť na mechanickú (elektromotor), chemickú (elektrolýza), elektromagnetickú (elektromagnet).

Elektromagnetická energia - energia Slnka - na tepelnú (ohrev vody), na elektrickú (fotoelektrický efekt → slnečná energia), na mechanickú (zvonenie telefónu).

Jadrová energia → na chemickú, tepelnú, mechanickú (výbuch), riadené štiepenie (reaktor) → chemickú + tepelnú.

TPP zahŕňa súbor zariadení, v ktorých sa vnútorná chemická energia paliva premieňa na tepelnú energiu vody a pary, ktorá sa premieňa na mechanickú rotačnú energiu, ktorá vytvára elektrickú energiu.

Palivo dodávané zo skladu (C) do parogenerátora (PG) pri spaľovaní uvoľňuje tepelnú energiu, ktorá ju ohrievaním vody dodávanej z prívodu vody (VZ) premieňa na energiu vodnej pary s teplotou 550. turbína sa energia vodnej pary premení na mechanickú rotačnú energiu, ktorá sa prenesie do generátora (G), ktorý ju premení na elektrickú energiu. V parnom kondenzátore (K) odovzdá odpadová para s teplotou 123-125 latentné teplo vyparovania chladiacej vode a pomocou kruhového čerpadla sa opäť privádza do kotla-preplňovača vo forme kondenzátora (H ).

Schéma CHP sa líši od TPP tým, že namiesto kondenzátora je inštalovaný výmenník tepla, kde para pri značnom tlaku ohrieva vodu dodávanú do hlavného tepelného potrubia.

atómová elektráreň

Schéma jadrových elektrární závisí od typu reaktora; typ chladiacej kvapaliny; zloženie zariadenia a môže byť jedno-, dvoj- a trojokruhové.

Jednoslučková jadrová elektráreň.

Para sa spracováva priamo v reaktore a vstupuje do parnej turbíny. Odpadová para kondenzuje v kondenzátore a kondenzát sa čerpá do reaktora. Schéma je jednoduchá, ekonomická. Para na výstupe z reaktora sa však stáva rádioaktívnou, čo kladie zvýšené požiadavky na biologickú ochranu a sťažuje ovládanie a opravy zariadení.

1-atómový reaktor;

2-turbína;

3-elektrický generátor;

4-kondenzátor vodnej pary;

5-dávkové čerpadlo.

Rozdiel medzi TPP a jadrovou elektrárňou je v tom, že zdrojom tepla na TPP je parný kotol, v ktorom sa spaľuje organické palivo; v jadrovej elektrárni - jadrovom reaktore, v ktorom sa teplo uvoľňuje štiepením jadrového paliva, ktoré má vysokú výhrevnosť.

Preprava tepelnej a elektrickej energie.

Preprava tepelnej energie.

Hlavnými spotrebiteľmi tepelnej energie sú priemyselné podniky a bytové a komunálne služby.

Systém zásobovania teplom je komplex zariadení na výrobu, dopravu a využitie tepla.

Dodávka tepelnej energie spotrebiteľom (vykurovací systém, vetranie, zásobovanie teplou vodou a technologické procesy) pozostáva z 3 vzájomne súvisiacich procesov: prenos tepla do chladiva, transport chladiva a využitie tepelného potenciálu chladiva. Systémy zásobovania teplom môžu byť decentralizované (miestne) a centralizované.

Systémy decentralizovaného zásobovania teplom sú systémy, v ktorých sú 3 hlavné články kombinované a umiestnené v rovnakých alebo susedných priestoroch. Zároveň je príjem tepla a prenos jeho vzduchu do miestnosti kombinovaný v jednom zariadení a sú umiestnené vo vykurovaných miestnostiach.

Centralizované systémy Systémy zásobovania teplom sú systémy, v ktorých sa teplo dodáva z jedného zdroja tepla pre mnohé budovy, štvrte a okresy.

Tepelná energia sa prenáša tepelnými sieťami.

Hlavnými prvkami tepelných sietí sú potrubie, izolačná konštrukcia, nosná konštrukcia.

Pokládka potrubí sa vykonáva nadzemnými a podzemnými metódami.

Preprava elektrickej energie.

Prenos elektriny z podnikov, ktoré vyrábajú elektrickú energiu k priamym spotrebiteľom, sa uskutočňuje pomocou elektrických sietí, ktoré sú kombináciou rozvodní (stupňovacie a znižovacie), rozvádzačov a elektrických vedení (nadzemných alebo káblových), ktoré ich spájajú, umiestnených na územie okresu, lokalite spotrebiteľa elektrickej energie.

Medzi hlavné zariadenia, ktoré vyrábajú a distribuujú elektrickú energiu patria:

· Synchrónne generátory, ktoré vyrábajú elektrickú energiu (v tepelných elektrárňach - turbogenerátory);

· Prípojnice, ktoré prijímajú elektrickú energiu od generátorov a distribuujú ju spotrebiteľom;

· Spínacie prístroje - vypínače, ktoré zapínajú a vypínajú obvody za normálnych a núdzových podmienok, a odpojovače, ktoré uvoľňujú napätie z poskytovaných častí elektrických inštalácií a vytvárajú viditeľné prerušenie obvodu;

· Elektrické prijímače vlastnej potreby (čerpadlá, ventilátory, núdzové elektrické osvetlenie a pod.).

Pomocné zariadenia sú určené na vykonávanie funkcií merania, signalizácie, ochrany a automatizácie atď.

Domáce recepty na pečenie s fotografiami - majstrovské kurzy krok za krokom